Максимальная скорость мобильного Интернета в сетях GPRS, Wi-Fi, CDMA
Министерство образования Российской Федерации
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
На тему: Максимальная
скорость мобильного Интернета в сетях GPRS, Wi-Fi, CDMA.
По дисциплине: информатика
ВЫПОЛНИЛ: студент 1-го курса
Гр. 1077/3
Мещеряков Дмитрий
ПРОВЕРИЛ: Попов Е.О.
г.
Санкт-Петербург
2005г.
План реферата
1.
Введение
2.
Протокол CDMA
3.
Протокол GPRS
4.
Протокол Wi-Fi
5.
Заключение
1.Введение
Все чаще и чаще
в современной жизни мы сталкиваемся с таким понятием, как мобильный интернет.
Мир будущего будет мобильным. Он будет мобильным во всех отношениях, особенно в
информационном. Случись где какая неприятность, мы узнаем об этом мгновенно —
гораздо быстрей, чем узнаем сегодня, по вещательным каналам или посредством
прессы.
Информация давно стала ходовым товаром, но в наши дни она превращается в
необходимое условие нормальной жизнедеятельности. Огромное количество людей по
всему миру зарабатывают деньги вне стен конторы. Работа дома, работа в пути,
работа по пути из дома на работу.
Совсем недавно передача данных по
мобильной связи была экзотикой, которая мало кого интересовала в практическом
плане, но теперь ситуация быстро изменяется:
2.Протокол передачи данных CDMA.
Несмотря на старания Intel, технология Wi-Fi доступна не
везде и не всегда, так что единственным шансом для мобильных пользователей
являются операторы сотовой связи.
Как часто бывает в современном высокотехнологичном мире,
формально CDMA лучше своего конкурента — GSM, однако последний гораздо более
распространен. Объясняется это обычно историческим фактором. В отличие от
повышения стоимости бензина, развитие нового, пусть даже более прогрессивного,
стандарта сотовой связи, происходит гораздо медленнее.
Существует стандарт беспроводной передачи данных IMT-MC-450
— это CDMA на частоте 450 МГц. Частота осталась от одного из первых стандартов
сотовой связи NMT-450, а собственно цифровой протокол CDMA давно используется в
некоторых странах мира.
Применение
IMT-MC-450 накладывает свои особенности на использование телефона — в отличие
от GSM, который работает везде, зона покрытия CDMA заметно меньше. Кроме того, для GSM возможны и поездки за
пределы нашей страны, там IMT-MC-450 используется очень редко.
В стандарте CDMA доступна скорость соединения 230400 бит/сек., и можно попробовать найти
обещанные 153 Кбит/сек. Следует отметить, что по большому счету модем в
большинстве телефонов абсолютно стандартный, и весь смысл «специального»
драйвера заключается в установке в реестре в параметрах модема максимальной
допустимой скорости в 230k (в отличие от 115k, которая прописывается всем
стандартным модемам). Так что при желании можно просто немного покопаться в
реестре и поменять 4 байта в настройках стандартного 33600 модема. Правда, для CDMA-телефонов используется еще и специальная строка
инициализации, но ее реальная необходимость находится под вопросом. Интересно,
что если попробовать разобраться, как это все работает, то можно обнаружить
всего 115200 в настройках самого порта: однако работает он на самом деле на
230400.
Во время соединения на самом телефонном аппарате индицируются
текущие скорости приема-передачи. Минимальная из них — 9,6, а максимальная —
163,2. Причем, текущая скорость выбирается аппаратом, исходя из поступающих
запросов — если вы ничего не качаете, то скорости замирают на «9,6/9,6»,
аппарат может даже отключить свое соединение, при этом ПК будет думать, что он
все еще на связи. Но как только возникает необходимость (например, открывается
новый сайт в браузере), подключение восстанавливается.
Реально удалось получить максимальную скорость порядка 137
Кбит/сек. при передаче одного большого файла (здесь и далее цифры скорости
приведены по данным программы DU Meter при работе с удаленным FTP-сервером).
Это относится как к скорости получения, так и отправки данных.
При реальной работе в Интернете, когда к компьютеру
поступает много различных запросов, график скорости утрачивает такой вид и
становится похож на “пилу”, однако если в фоне еще что-то большое начинает
скачиваться, то прежний вид быстро восстанавливается.
Проверка надежности связи показала, что можно скачать файлы
объемом 60 и более мегабайт без обрывов связи (собственно телефон время от
времени переподключался к сети, однако до ПК эта информация не доходила, и
Internet Explorer продолжал, как ни в чем не бывало закачивать файл).
Конечно, все вышеописанное относится в некотором роде к
«идеальным» условиям — аппарат неподвижен, связь устойчиво-хорошая, сеть не
загружена и все такое. В других условиях телефон может переключать свою
скорость и в зависимости от внешних условий, так что идеальной картинки может и
не получиться. Например, при движении в автомобиле на скорости 80-90 км/час по
МКАД на графике DU Meter - абсолютно хаотичная картина, однако связь не рвется
(как иногда случается с GPRS) и при улучшении условий скорость вновь быстро
возрастает.
При этом при скачивании большого
файла с одного источника достигается скорость порядка 135 Кбит/сек. Отправка
одного файла показывает аналогичные результаты по скорости. Если же пытаться
одновременно скачивать и закачивать данные, то, в установившемся режиме
получатся те же 135 Кбит/сек. на скачивание и в два раза меньше на
отправку.
Тестирование мобильного Интернета CDMA показало, что эта технология вполне работоспособна уже
сегодня. Единственным препятствием для достижения высокой скорости является
неустойчивый прием сигнала. Если же с ним все в порядке, то можно легко
получить скорость приема/передачи порядка 12-14 КБ/с, что очень неплохо для
мобильного Интернета.
Стандарт
CDMA позволяет предоставлять многочисленным пользователям одновременный доступ
к общему широкополосному каналу, присваивая им уникальные «коды». По логике,
CDMA может обслуживать большее количество пользователей и предоставить каждому
из них больше возможностей. Стандарт CDMA обещает большую пропускную
способность, лучшее «покрытие» территории, улучшенное качество звука и более
продолжительное время работы батарей.
3.Протокол GPRS
GPRS(General Packet Radio Service)
— это система, которая реализует и поддерживает протокол пакетной передачи
информации в рамках сети сотовой связи (коммутируемой сети). При пакетной
передаче данных соответствующий радиоканал занимается лишь в процессе передачи
информации, благодаря чему достигается более высокая эффективность его
использования. Наиболее ощутимо это преимущество при передаче данных и выходе в
глобальную сеть Internet.
При
использовании системы GPRS информация собирается в пакеты и передается в эфир,
они заполняют те «пустоты» (не используемый в данный момент канал трафика),
которые всегда есть при передаче голосовой информации. В случае если при
обычной передаче данных сначала устанавливается соединение и только после этого
начинается передача данных, то при пакетной передаче этап установления
соединения практически отсутствует. В этом и заключается принципиальное отличие
режима пакетной передачи данных. В результате более эффективно используются
ресурсы сети, и появляется возможность более выгодной для абонента тарификации,
основанной не на длительности соединения, а на объёме принятой и переданной
информации. В сетях, поддерживающих GPRS, предусмотрен поэтапный путь
наращивания скорости передачи данных; в пределе GPRS может обеспечивать
скорость до 115 Кбит/с. На сегодняшний день основные ограничения связаны с
возможностями абонентских терминалов. GPRS-терминалы первого поколения будут
обеспечивать передачу информации со скоростью до 53.6 Кбит/с и приём — со
скоростью до 26.8 Кбит/с.
К 2002
году произошло увеличение трафика мобильной передачи данных на 300%, прежде
всего из-за сближения рынков Internet и рынка мобильной связи — самых
быстрорастущих рынков в экономике. Это закладывает основу для внедрения GPRS.
Прогнозы утверждают, что основными приложениями мобильной связи станет
использование электронной почты (частной и корпоративной), доступ к Internet и
базам данных в корпоративных сетях (интранет).
Ожидается, что теоретически достижимая скорость может
достичь 171.2 кбит/с, хотя в ближайшее время вряд ли стоит ждать скоростей более 111
кбит/с.
Соотношение между использованием GSM
и GPRS
|
|
Одно из
основных преимуществ GPRS — это то, что это способ передавать данные с более
высокими скоростями, чем это было возможно до недавнего времени. Такие высокие
скорости сделают возможными внедрение разнообразных приложений — от
нетребовательного к скорости передачи SMS-cepвиса до высокоскоростной передачи
данных в локальной корпоративной сети.
Время установки соединения в GPRS будет почти мгновенным,
поэтому планируется, что более не будет оплачивать «время на линии», в счет
будут включаться объемы переданной или полученной информации. Это означает, что
GPRS будет максимально привлекательной технологией для всевозможных приложений,
характеризующихся «взрывным» характером передачи данных, таким как e-mail,
телеметрия и тому подобных услуг. Это также обеспечивает GPRS совместимость с
существующими сетями пакетной передачи данных на базе TCP/IP или Х.25.
Система с коммутацией пакетов весьма эффективна, поскольку
сетевые ресурсы эксплуатируются лишь в момент непосредственной передачи
пакетов. В переводе на общепонятный язык — это означает, что весь доступный
выделенный диапазон связи может использоваться совместно всеми абонентами.
Основные свойства GPRS:
- Высокая
скорость передачи данных — 171.2 кбит/с (средняя 111 кбит/с);
- Быстрое
установление связи/Быстрый разрыв соединения;
- Способствует
внедрению новых услуг (например, Телеметрии);
- Поддерживает
другие сети пакетной передачи данных (TCP/IP,"Х.25);
- Абоненты
совместно используют физические ресурсы сети;
- Обеспечивает
мобильность абонентов, с сохранением доступа к сетям GSM/GPRS. Internet и
корпоративным сетям (интранет);
- Возможность
использовать ресурсы сети GSM в «офф-пиковые» периоды.
Поскольку GPRS выполнен на
базе GSM, новое оборудование GPRS/GSM будет обеспечивать доступ, как в сеть
GSM, так и в наложенную сеть GPRS. Впрочем, пока, по-видимому, не стоит ожидать
никаких других терминалов, кроме терминалов класса «С». Такие терминалы
позволяют работать одновременно только в режиме GSM или только в режиме GPRS.
Поскольку сеть GPRS позволяет совместно использовать ресурсы и является
наложенной на сеть GSM, существенным моментом является ее возможность загрузить
ресурсы сети в «офф-пиковые» периоды.
В GPRS
максимально возможная скорость передачи данных составляет 171,2 Кбит/с — это
почти в 12 раз быстрее работы передачи данных в обычных сетях GSM (9,6 Кбит/с).
Однако на практике скорости не так высоки — обычно 30-40 Кбит/с.
Весь поток данных отправителя разбивается на отдельные пакеты
и затем доставляется получателю, где пакеты собираются воедино, и совсем
необязательно, что все пакеты пойдут одним маршрутом. Стандарт GPRS не просто
обеспечивает высокую скорость передачи данных, но и допускает постоянное
виртуальное соединение пользователей с сетью, так что электронная почта может
загружаться в фоновом режиме. Поскольку необходимость в возобновлении
соединения отпадает, исчезают задержки на время установления соединения.
Звонить и отвечать на вызовы можно одновременно с передачей данных.
Беспроводной доступ к электронной почте позволяет принимать и отправлять
сообщения «мгновенно» — практически где угодно и когда угодно. Интернет и GPRS
объединяет не только пакетная передача данных. При начале GPRS сессии каждому
GPRS-терминалу так же, как и в Интернете, присваивается свой уникальный адрес,
протокол GPRS прозрачен для TCP/IP, поэтому интеграция GPRS сети с Интернетом
происходит незаметно для конечного пользователя. Для передачи данных, помимо
высокоэффективных алгоритмов кодирования, используется довольно интересная
технология: терминалу автоматически выделяются неиспользуемые в данный момент
времени таймслоты, что позволяет оптимизировать загрузку сети. Такая схема
влечет за собой «плавающие» скорости передачи данных у конкретной базовой
станции в зависимости от количества активных абонентов.
4.
Протокол
Wi-Fi.
Семейство
беспроводных стандартов IEEE 802.11a/b/g, обычно именуемых кратким ёмким
термином Wi-Fi, обеспечивает обмен данными со скоростью до 54 Мбит/сек. По
производительности Wi-Fi занимает серединку между Wireless USB и Bluetooth, по
дальнобойности - самый продвинутый. Именно поэтому Wi-Fi используется не
столько для подключения периферии, что, впрочем, тоже практикуется, но и для
подключения к локальным публичным и корпоративным беспроводным точкам доступа в
Сети.
На деле
нет ничего удобнее, чем подключение через Wi-Fi к Интернету. Включил карманный
ПК, идентифицировал себя в точке доступа (именуемой также «хотспот», от
английского hotspot). В самом скором времени семейство протоколов Wi-Fi
пополнится новым вариантом - 802.11n, пропускная способность которого вырастет
до 100 Мбит /сек, а сам стандарт будет поддерживаться не только карманной и
стационарной техникой, но также различными устройствами бытовой электроники
вплоть до пылесосов.
Разумеется,
наряду с производительностью, стандарт 802.11n также предусматривает появление
новых, более экономичных компонентов, повышающих продолжительность автономной
работы даже при интенсивном использовании Wi-Fi. Предполагается, что уже
имеющаяся инфраструктура точек общественного доступа в ближайшие годы будет
обновлена до поддержки стандарта 802.11n, что обеспечит более качественный и
быстрый доступ в Интернет наряду с увеличением количества абонентов, имеющих
возможность одновременного подключения к такой точке доступа без риска оставить
других без трафика.
Этот
стандарт беспроводной связи носит официальное название IEEE 802.16 (напомним,
что Wi-Fi относится к стандарту 802.11) и изначально был задуман для организации
работы беспроводных сетей, покрывающих большие городские территории, поэтому
часто его называют стандартом для Wireless MAN (Metropolitan Area Network -
сеть для городских регионов). Тогда он рассматривался исключительно в качестве
альтернативы решений «последней мили», основанных на фиксированных линиях.
Преимущества сетей стандарта 802.16 очевидны – их проще разворачивать, по
структуре они очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь также
присутствуют базовые станции. Но при этом их не обязательно устанавливать на
вышках – вполне подходят и крыши домов, водонапорные башни или элеваторы.
IEEE
802.16 входит в линейку глобальных беспроводных стандартов. В нее также
включены стандарты для персональных (IEEE 802.15 или Bluetooth), локальных
(802.11, его развитием занимается индустриальный альянс Wi-Fi Alliance) сетей.
Затем идет IEEE 802.16, а замыкает пирамиду стандарт 802.20, предназначенный
для сетей глобального уровня – сейчас он находится в начальной стадии
разработки.
Технология Wi-Fi предназначена для передачи данных и
обеспечения доступа в интернет на небольших – от 100 до 500 метров –
расстояниях. Для того чтобы воспользоваться этой услугой, у пользователя должен
быть соответствующим образом оснащенный мобильный компьютер — для этого надо
приобрести специальную антенну (сейчас ее стоимость колеблется от $30 до $150),
которая через стандартные интерфейсы PCMCIA, Flash, USB подсоединяется к
мобильному компьютеру – ноутбуку или карманному ПК. Однако сейчас все большую
популярность обретают ноутбуки со встроенной технологией Centrino, в которой
уже встроен Wi-Fi-приемник.
Для
передачи данных Wi-Fi использует частоту 2,4 ГГц. Не секрет, что многие
компании экспериментировали с этим протоколом, пытаясь увеличить скорость
передачи данных в Wi-Fi сетях, однако в качестве стандартов на сегодняшний день
приняты лишь 802.11a, 802.11b и 802.11g со скоростями 54 Мбит/ с, 11
Мбит/с и 54 Мбит/с соответственно. Разработчики нового перспективного стандарта
802.11n обещают повышение скорости до 320 Мбит/с; это произойдет не ранее 2006
года. Сначала технология Wi-Fi применялась для создания локальных сетей в
пределах офиса или дома, а затем появился такой термин как публичные точки
доступа, то есть общественные места, в которых установлено соответствующее
радиооборудование, и где любой пользователь ноутбука может воспользоваться
Wi-Fi. Обычно хот-споты организуются в местах массового скопления людей — кафе,
рестораны, аэропорты вокзалы, гостиницы и т.д.
Стандарт
Wi-Fi был разработан в конце 90-х годов и окончательно одобрен лишь в начале
99-го. Первые устройства для передачи данных на основе Wi-Fi появились в 2000
году и не вызвали особого ажиотажа. Wi-Fi был далеко не первой беспроводной
технологией. Впервые беспроводные сетевые устройства появились еще в 90-м году
и, хотя на тот момент они не получили популярности, сети на их основе были
распространены повсеместно. Первыми пользователями новшества стали, как обычно,
компании известной Силиконовой долины и других технологических центров США.
Wi-Fi произвел настоящий переворот — спрос рос невиданными ранее темпами,
продажи увеличиваются чуть ли не в геометрической прогрессии. Он пришел на
смену громоздким и неудобным базовым станциям, которые, помимо своей высокой
стоимости, в отдельных случаях доходившей до тысяч долларов, требовали
достаточно высокой квалификации пользователя. Wi-Fi избавил ноутбук от всех
проводов, сделав его по настоящему мобильным.
На начало
прошлого года в мире было 71,5 тыс. хот-спотов, из них 46% сетей Wi-Fi
находится в Северной Америке, 34% — в Западной Европе, 19% в Азиатско-
Тихоокеанском регионе и всего 1% в остальном мире. По оценкам исследовательской
фирмы Pyramid Research, в 2002 году в мире было 435 тыс. пользователей Wi-Fi, в
2003 году — 662 тыс., в этом году их количество приблизилось к миллиону. Самые
быстрые темпы роста зафиксированы в Центральной и Восточной Европе — если в
2002 году там насчитывалось 62 тыс. пользователей Wi-Fi, то в 2004 году — 257
тыс. В США, где технология Wi-Fi была разработана и впервые начала использоваться
в 2002 году было 274 тыс. пользователей, а в 2004 году их число вырастет до 400
тыс.
Однако,
как и у любой технологии, у Wi-Fi есть свои недостатки. В основном они связаны
с безопасностью. Поскольку данные передаются посредством радиосигнала, то любой
человек, находящийся в зоне действия передатчика, может перехватить пакеты
данных. Также злоумышленник может получить доступ ко всей корпоративной сети
или к бесплатному широкополосному каналу в интернет. Но, как и в случае с
другими компьютерными сетями, пользователь может обезопасить себя, если будет
следовать установленным правилам.
5.
Заключение
Доступ в
Интернет через мобильный телефон по технологии GPRS составляет конкуренцию скорее
сотовой технологии — CDMA-450, нежели Wi-Fi, который позиционируется как
высокоскоростной широкополосный доступ в Интернет. Т.е. если при помощи GPRS
удобно проверять почту и читать новости, то Wi-Fi позволяет закачивать большие
объемы данных. Конечно, сотовые операторы будут увеличивать пропускные
способности своих сетей, в частности, уже в ближайшее время можно ожидать
запуск технологии EDGE, которая позволяет передавать данные со скорость более
300 кбит/с, не за горами и услуги третьего поколения — а это уже более 2
Мбит/c. Однако, эти скорости ниже, чем у Wi-Fi. Кроме того, сейчас готов
следующий шаг развития Wi-Fi — WiMAX, который позволяет передавать большие
объем данных на более дальних расстояниях.
Стандартная скорость передачи данных в сетях GSM
составляет всего 9600 бит/с, но благодаря методу, известному, как HSGSP,
связанному с выделением дополнительных тайм-слотов для осуществления одного
«разговора» удается ее повышать. Сравнительная характеристика:
«Мобильный Internet», равно как и «мобильный
офис» (офис в кармане, на ладони) — пустой звук до тех самых пор, пока он не
будет обеспечен высокоскоростной, надежной и дешевой беспроводной связью...